一种带螺纹的卡压式钢制管件制造方法

摘要

本发明公开的加工成型领域，具体为一种带螺纹的卡压式钢制管件制造方法，该方法包括如下的步骤：带螺纹卡压式管件在金属再结晶温度下，进行高压锻打胚料的准备；之后进行卡压式钢制管件中间孔的成型处理；最后锻后处理。本发明的取代了常年进口的现状，降低生产成本，大大节约了人力与时间，减少了加工工期；采用高压锻打，消除了大型钢胚实芯内层材质疏松的缺陷，此外，锻打工艺是在金属再结晶温度下进行锻造，避免由于热胀冷缩带来的尺寸误差，所以精锻的工件形状和尺寸较易控制，同时锻件表面不产生氧化和烧损等，具有较高的表面质量。

权利要求

1.一种带螺纹的卡压式钢制管件制造方法，包括如下的步骤：(1)胚料准备：将一支合格的钢锭切除头尾，锻造成符合要求的锻造胚料，根据所需卡压式钢制管件的实际形状、尺寸确定冲压中间孔的中心点；(2)卡压式钢制管件中间孔的成型处理：在金属再结晶温度下，在胚料的中间孔冲压中心点处进行高压锻打、扩孔和凹模定位，其中在高压锻打时，首先在一个方向上沿中间孔中心线进行锻打冲孔，之后再反方向沿中间孔中心线对称进行锻打冲孔；(3)锻后处理包括下述步骤：A.锻后热处理：利用额定功率为420KW的台车式电阻炉对锻件作即热装炉退火，确保退火保温时间，以消除锻胚内应力；B.超声波探伤：首先，将锻胚的六个面粗加工见白按标准对锻胚的六个表面作超声波初次探伤；初探合格后，将锻胚粗加工至热处理前尺寸，打磨内孔及外表面棱角处为圆角，按JB4730标准对锻件作超声波二次探伤；C.热处理：利用额定功率为420KW的台车式电阻炉对锻件作正火和回火热处理；

D.精加工：按精加工图要求对卡压式钢制管件精加工，分别用立车和镗床对螺纹，六角螺纹部、中间孔及卡压承口端进行精车。

2.如权利要求1所述的一种带螺纹的卡压式钢制管件制造方法，其特征在于：步骤(2)中，首先在一个方向上沿中间孔中心线进行锻打所冲的孔为盲孔，之后通过反方向锻打冲孔贯通；在锻打冲孔时，确保中间孔的中心线位置与锻打胚料的中心线位置基本重合，以保证满足图纸的要求。

说明书

一种带螺纹的卡压式钢制管件制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及金属加工领域，具体为一种带螺纹的卡压式钢制管件制造方法。

背景技术

[0002] 现有的钢制卡压式螺纹管件产品95％以上采用氩弧焊接工艺，高端领域约10％采用摩擦焊接工艺(专利号：ZL200610096951.9)

[0003] 氩弧焊带螺纹卡压式钢制管件的工艺包括(参见说明书附图1‑2)：1螺纹端：钢制精密铸造——车加工螺纹——车加工焊接端口；2卡压承口端：管材—断料―平端―端部成
形―光平面——清洗。1和2焊接端口部对正，焊接采用不添丝氩弧焊。其基本工序是先将两
个需要焊接到零件的口部对正，在外径合缝处180°圆周方向点焊两点，使两个零件结合在
一起。然后夹住出口部，使其作360°圆周匀速回转，且保证回转轴线与焊口圆周面的轴线重
合，同时将焊枪固定，使枪尖到焊缝的距离始终不变，一般为2‑4mm。焊接的起弧点至熄焊点
所形成的圆周转角一般要大于360°，以保证焊缝起、末点熔接完好。氩气流量要保证焊缝呈
银白色，且对焊缝要进行快速冷却，焊缝在450‑850℃的时间越短越好，以避免晶间腐蚀。

[0004] 带螺纹的钢制卡压式管件产品亦采用氩弧焊连接精密铸造的螺纹1和薄壁管材成型件2。氩弧焊接时，焊接时间长，焊缝及近缝区高温停留时间长，冷却速度慢。焊缝区域存
在微观的化学成分偏析。经过焊接热循环的作用，处于峰值温度600‑1000℃的热影响区属
焊接接头的敏化区，由于沿晶界形成碳化物Cr23C6的沉淀，在腐蚀介质作用下，易产生敏化
区晶间腐蚀，所以无法使用在环境恶劣或输送有腐蚀性液体的场合。氩弧焊接头质量易受
焊接工艺、焊接设备、气体保护、焊接工人技术水平等条件所影响，产品质量的不稳定因素
较高。

[0005] 摩擦焊带螺纹卡压式钢制管件的工艺包括：1钢制精密铸件；2厚壁钢制管——断料——管端成型；采用摩擦焊接连接1和2两个部分，最后数控车加工螺纹和承口端。

[0006] 在摩擦焊接过程中，螺纹部分夹持在焊机旋转端高速旋转，承口端固定在螺纹部分旋转轴心方向，并向旋转螺纹端靠近，两侧工件接触并压紧后，摩擦界面上发生粘接与剪
切，并产生摩擦热，摩擦界面处温度也随之上升，摩擦界面逐渐被一层高温粘塑性金属所覆
盖。在热和变形激活下，这层粘塑性金属发生动态再结晶。随着摩擦热量向两侧工件的传
导，焊接面两侧温度亦逐渐升高，在轴向压力作用下，焊合区金属发生径向塑性流动，从而
形成飞边，轴向缩短量逐渐增大。当摩擦焊接区的温度分布、变形达到一定程度后，开始刹
车制动并使轴向力迅速升高到所设定的顶锻压力。在顶锻过程中及顶锻后保压过程中，焊
合区金属通过相互扩散与再结晶，使两侧金属牢固焊接在一起，从而完成整个焊接过程。

[0007] 和氩弧焊接技术相比，摩擦焊接焊合区金属为锻造组织，不产生与熔化和凝固冶金有关的一些焊接缺陷和焊接脆化现象，如粗大的柱状晶、偏析、夹杂、裂纹和气孔等；其
次，轴向压力和扭矩共同作用于摩擦焊接表面及其近区，产生了一些力学冶金效应，如晶粒
细化、组织致密、夹杂物弥散分布等。

[0008] 摩擦焊接的螺纹部位由铸件加工，为高能耗高污染工艺，且存在缩松夹杂等缺陷，导致螺纹部位或焊接口部经过管道使用过程中的振动、热胀冷缩等环境因素影响，导致铸
件缩或夹杂部位出现泄露失效；其次，厚壁无缝管成型使用石蜡矿物润滑油，清洗困难，产
生较多的废油及清洗废水，污染环境；另外，摩擦焊接因为摩擦停止时间和顶锻力不易控
制，会出现假焊及虚焊情况，在管道应用时出现突然断开，应用在高温或高压管道时非常危
险。

发明内容

[0009] 本发明的目的是提供一种带螺纹的卡压式钢制管件制造方法。

[0010] 一种带螺纹的卡压式钢制管件制造方法，其特征在于：钢制原料在再结晶温度以下，进行高压锻打成型，让钢制原材料成型为螺纹卡压管件毛坯，最后精加工成型。

[0011] 具体是通过以下技术方案实现的：

[0012] 一种带螺纹的卡压式钢制管件制造方法，包括如下的步骤：

[0013] (1)胚料准备：将一支合格的钢锭切除头尾，锻造成符合要求的锻造胚料，根据所需卡压式钢制管件的实际形状、尺寸确定冲压中间孔的中心点。

[0014] (2)卡压式钢制管件中间孔的成型处理：在金属再结晶温度下，在胚料的中间孔冲压中心点处进行高压锻打、扩孔和凹模定位，其中在高压锻打时，首先在一个方向上沿中间
孔中心线进行锻打冲孔，之后再反方向沿中间孔中心线对称进行锻打冲孔。

[0015] 首先在一个方向上沿中间孔中心线进行锻打所冲的孔可以是盲孔，之后通过反方向锻打冲孔贯通。

[0016] 在锻打冲孔时，应确保中间孔3的中心线位置与锻打胚料的中心线位置基本重合，以保证满足图纸的要求。

[0017] (3)锻后处理包括下述步骤：

[0018] A.锻后热处理：利用额定功率为420KW的台车式电阻炉对锻件作退火热处理，因材料特性及锻件大的特点，必须在锻造结束后即热装炉退火，确保退火保温时间，以消除锻胚
内应力，否则锻件非常容易爆裂；

[0019] B.超声波探伤：首先，将锻胚的六个面粗加工见白(提高探伤的精确度)按标准对锻胚的六个表面作超声波初次探伤；初探合格后，将锻胚粗加工至热处理前尺寸，打磨内孔
及外表面棱角处为园角，按JB4730标准对锻件作超声波二次探伤；

[0020] C.热处理：利用额定功率为420KW的台车式电阻炉对锻件作正火和回火热处理；

[0021] D.精加工：按精加工图要求对卡压式钢制管件精加工，分别用立车和镗床进行对螺纹，六角螺纹部、中间孔及卡压承口端2的精车；

[0022] 本实施例从一开始的选料到精加工，每一程序都相当重要，包括锻打胚料的准备，以及通过锻打冲孔实现的中间孔3的成形处理，在锻打冲孔时，中间孔的位置惯穿轴向，对
称于中心线，为避免冲孔报废，需在移位扩孔的过程中借助于凹模，逐步使中间孔3中心符
合合格位置。中间孔面定位的单向冲压盲孔，加强了中间孔3周边材质的致密度。锻后处理，
其中包括中间孔的再处理和中间孔的加工。

[0023] 本发明的优点是取代了常年进口的现状，降低生产成本，大大节约了人力与时间，减少了加工工期；采用高压锻打，消除了大型钢胚实芯内层材质疏松的缺陷，此外，锻打工
艺是在金属再结晶温度下进行锻造，避免由于热胀冷缩带来的尺寸误差，所以精锻的工件
形状和尺寸较易控制，同时锻件表面不产生氧化和烧损等，具有较高的表面质量，因此热精
锻与温精锻的锻造精度均比冷精锻要低。另外，精锻产生的加工硬化效果可使冷锻件的强
度显著提高。但在冷锻成形过程中，变形抗力大、工件塑性差、填充效果差，对设备和模具要
求高，因此很难成形形状复杂的零件。

[0024] 有益效果：

[0025] 带螺纹卡压式管件在金属再结晶温度下进行高压锻打，螺纹部位及承口部位为一体式，杜绝了带螺纹卡压管件的其他加工工艺中焊缝的缺陷和风险。再结晶温度下进行高
压锻打，有加工硬化效应，能提高材料性能，强度性能极好，并且材料消耗少，基本无废料，
而且没有因为加热产生的能源消耗及热态而污染环境。另外，该制造方法，工件精度极高，
能很好的控制加工余量；加工效率极高，能达到60‑100件/分钟，是氩弧焊接和摩擦焊工艺
的10‑20倍。

附图说明

[0026] 附图1为现有技术中氩弧焊焊接原理示意图；

[0027] 附图2为现有技术中摩擦焊焊接原理示意图；

[0028] 附图3为本发明卡压式钢制管件剖面结构示意图。

[0029] 图中：螺纹端1、卡压承口端2、中间孔3。

具体实施方式

[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。参见说明书附图1‑3，本实施例方法包括如下的步骤：

[0031] (1)胚料准备：将一支合格的钢锭切除头尾，锻造成符合要求的锻造胚料，根据所需卡压式钢制管件的实际形状、尺寸确定冲压中间孔的中心点。

[0032] (2)卡压式钢制管件中间孔的成型处理：在金属再结晶温度下，在胚料的中间孔冲压中心点处进行高压锻打、扩孔和凹模定位，其中在高压锻打时，首先在一个方向上沿中间
孔中心线进行锻打冲孔，之后再反方向沿中间孔中心线对称进行锻打冲孔。

[0033] 首先在一个方向上沿中间孔中心线进行锻打所冲的孔可以是盲孔，之后通过反方向锻打冲孔贯通。

[0034] 在锻打冲孔时，应确保中间孔3的中心线位置与锻打胚料的中心线位置基本重合，以保证满足图纸的要求。

[0035] (3)锻后处理包括下述步骤：

[0036] A.锻后热处理：利用额定功率为420KW的台车式电阻炉对锻件作退火热处理，因材料特性及锻件大的特点，必须在锻造结束后即热装炉退火，确保退火保温时间，以消除锻胚
内应力，否则锻件非常容易爆裂；

[0037] B.初次探伤：将锻胚的六个面粗加工见白(提高探伤的精确度)按标准对锻胚的六个表面作超声波初次探伤；

[0038] C.二次探伤：初探合格后，将锻胚粗加工(包括镗中间孔3)至热处理前尺寸，打磨内孔及外表面棱角处为园角，按JB4730标准对锻件作超声波二次探伤；

[0039] D.N+T热处理：利用额定功率为420KW的台车式电阻炉对锻件作正火+回火热处理；

[0040] E.三次探伤：锻件外形及中间孔3加工至粗加工尺寸，作最终超声波探伤；

[0041] F.精加工：按精加工图要求对卡压式钢制管件精加工，分别用立车和镗床进行对螺纹，六角螺纹部、中间孔及卡压承口端2的精车；

[0042] 本实施例从一开始的选料到精加工，每一程序都相当重要，包括锻打胚料的准备，以及通过锻打冲孔实现的中间孔3的成形处理，在锻打冲孔时，中间孔的位置惯穿轴向，对
称于中心线，为避免冲孔报废，需在移位扩孔的过程中借助于凹模，逐步使中间孔3中心符
合合格位置。中间孔面定位的单向冲压盲孔，加强了中间孔3周边材质的致密度。锻后处理，
其中包括中间孔的再处理和中间孔的加工。

[0043] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或
基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将
实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说
明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明
内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0044] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。